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粮食储藏过程中 快速检测技术研究

2021-02-21张莉萍

中国食品 2021年1期
关键词:电子鼻测温储藏

我国每年的粮食产量高达万亿斤,绝大多数粮食都进入到储藏和流通环节中。在粮食储藏过程中,因为储藏时间比较长,需要对粮食的水分、温度、虫害等进行检测,及时发现储藏过程中存在的不利影响因素并加以解决,这是粮食储藏工作中最为核心的内容。粮食的常规检测方式比较成熟,最终的检测结果也比较准确,但是耗费时间较长;精密检测设备的检测成本以及效率都非常高,但是需要工作人员具备非常强的操作技能。而快速检测技术能够对常规检测的缺点进行克服,同时还具备耗时短、便捷性高、检测成本低、无损检测等优势,已经被运用到粮食检测中。

一、粮食水分快速检测技术

1.干燥法。通过调研了解到,干燥法是对于粮食作物中水分进行快速检测的常用方式之一,也就是说,对高温以及短时间最优条件进行设置,以此来检测粮食作物含有的水分,尤其是将储藏粮食放置在160℃温度下并加热10分钟,获取到的最终结果具有非常高的可信度。如果粮食作物的含水量在这样的条件下还处在安全范围内,就可以继续储藏,反之则需要进行晾晒或者烘干处理。

2.水浸悬浮法。简单来说,水浸悬浮法的检测原理就是浮力,也就是在容器中加入检测样本,之后将水也加入到容器中进行浸泡,最后将样品和容器同时放置在水中进行称量,这样能够对样品中的干物质质量进行检测。相较于其他的水分检测方式而言,水浸悬浮法的优势为检测时间短、耗能少、精准度高等,不过这种方式主要运用于淀粉含量高的谷物检测中,无法对其他粮食作物进行检测。

二、粮食气体快速检测技术

1.红外吸收法。在红外光谱区中,所有气体分子都具有特征吸收峰,并且和吸收强度、浓度具有密切相关性。红外辐射源能够穿透被测气体样品,通过对谱线能量衰减量进行测量,以此检测出最终的气体浓度。借助于红外吸收法对粮食气体进行检测,具有稳定性高、响应速度快、选择性好等优势。

2.磷化氢气体电子检测仪。在熏蒸粮库时最常使用的药剂就是磷化铝,该药剂在潮湿环境下可以分解出磷化氢气体。磷化氢气体电子检测仪的原理就是当气体进入到电解池电极附近时会出现电化学反应,从而改变电流,并对气体浓度的变化情况进行测定。这一检测仪器具有操作方便、携带便利、准确性高等优势,但是容易受到外部環境温度、湿度的影响,而且工作环境附近不能出现磁场。

三、粮食微生物快速检测技术

1.酶活性检测。当霉菌等微生物在粮食储藏过程中活动时,就会出现蛋白酶、过氧化氢酶以及淀粉酶等各种不同的酶类。这些酶的活性和微生物数量之间呈现出正比关系,通过对这些酶的活性变化进行检测,能够在半小时之内检测到微生物最终的数量。这种方法的优点是能够防止死菌对于试验结果产生一定影响,因为死菌不会产生酶,因此不会对酶活性产生任何影响,而且便于操作、准确性高,在操作过程中不需要无菌操作技术以及环境。不过,这种检测方法不能对微生物种类进行明确分辨。

2.电子鼻技术。电子鼻是通过对哺乳动物的嗅觉进行模仿,以此来鉴别环境中气味的一种装置,将这一技术运用到粮食领域目前还处在试验阶段。随着粮食储藏时间的不断延长,促使发霉粮食挥发出的物质浓度也随之增大。当这些物质比较微量时,人们基本上是无法察觉到的,随着其不断积累才会挥发出刺鼻的气味,那么这时储藏的粮食也就出现问题了。而电子鼻技术就是对气体成分进行具体分析,在刚出现不良气体时就发出警报,能防止粮食继续腐烂。电子鼻具有精准度高、检测耗时短、操作便捷、人为因素干扰小等优势,但是需要在应用之前对特征信号进行提取并建模。

四、粮食温度快速检测技术

1.测温电缆技术。测温电缆的组成部分包括导线、热敏电阻,测温原理主要是热敏电阻对于温度变化较为灵敏,具有体积小、电阻大等优势。测温电缆有助于针对粮食温度形成实时监测,但是只能对测温点周边的粮食温度进行检测。

2.红外测温技术。当自然界中物体处在0℃之上时,因为物体表面温度的分布并不相同,会将能量不同的红外辐射进行发射。所以,通过对红外辐射的强度以及波长进行测量,能够对物体表面温度进行精准测量。相较于传统的接触式测温,红外测温结果更为准确,操作更为便捷,能够在短时间内对目标温度进行测定。不过,实际测量的结果可能会受到外部环境的极大影响。

3.声层析成像法。声层析成像法是一种非接触测温方式,声波在气体中进行传播时,周围的空气温度会对其传播速度产生一定的影响,通过将一些声波收发器放置在待测区域中,以此对声波传播路径以及时间进行测量,再借助一定的程序对被测温度场进行重现。在实际运用过程中,需要对声波传播距离进行考虑,保证其满足仓房跨度,同时还需要考虑声波速度受到粮粒平均空隙的影响,进而提出适当修正措施。

五、粮食虫害快速检测技术

一旦在粮食储藏过程中出现虫害问题,就会导致出现无法预估的经济损失,再加上近些年的虫害密度以及种类都呈现出上升趋势,所以对粮食储藏中的虫害进行检测,已成为科研人员必须攻克的重要难题。

1.图像识别法。图像识别法是从现代电子计算机技术层面上,随着智能识别技术以及图像数字信息处理技术的不断发展而产生的。该技术能够结合害虫形态轮廓对其类别进行有效识别,并记录不同害虫的数量。这一方法能够保证较高的准确度,并且引导自身优势和其他方式有机融合,从而将数据基础提供给生物科研项目。

2.电子鼻技术。电子鼻技术是现代检测技术之一,不仅能够对粮食作物中是否存在生物进行检测,也能检测出虫害问题,其检测原理和微生物检测原理基本相同,也就是对储藏粮食中的特殊气味进行检测,以此来合理判断出储藏的粮食中是否存在虫害。相较于其他检测技术而言,电子鼻技术具有检测效率高、耗时短、人为因素无法影响等优势,但是需要在检测之前进行建模。

3.声检测法。声检测法主要是针对粮堆中虫害发出的声音进行放大处理,结合声音特征来判断害虫数量以及种类。Brain最早对害虫在粮堆中的吃食声音进行检测,Vick等学者通过实验了解到害虫发声数目和其数量具有密切相关性,以此形成声检测法的基础保障。我国一些学者通过研究,使得声检测法的准确性得以提高。该方法能够对粮堆中的害虫进行检测,具有便捷、快速的特点,但是它很容易受到外部噪音的影响,并且无法对死虫以及虫卵进行检测。

总而言之,我们需要实时监控粮食储藏过程,进而保障食品安全问题。不同的快速检测技术都具有自己的优缺点,为了保障检测结果的可信度以及准确性,需要将各种检测方式有机融合,从而为食品安全提供基础保障。

作者简介:张莉萍(1981.04-),女,汉族,河南辉县,本科,新乡市粮油饲料产品质量监督检验所,助理工程师,研究方向:粮油检测。

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